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研究生： 蔡政賢
Tzeng-Hsien Tsai
論文名稱： 具毛細作用之平行流道對直接甲醇燃料電池之陰極排水效能測試
Water Removal at the Cathode of a Direct Methanol Fuel Cell Using capillary Parallel Flow Field
指導教授： 王訓忠
Shung-Chung Wong
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
中文關鍵詞： 直接甲醇燃料電池 、水管理 、毛細作用 、流道板
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    • 本研究提出將具毛細作用之平行流道運用在直接甲醇燃料電池之陰極水移除。流道設計為一打穿平行流道與一具溝槽金屬下板之組合，其中相鄰兩金屬側壁之間具有截面深0.3mm，寬0.15mm之縱向毛細間隙，陰極之凝結水被此毛細間隙所吸收，再被流道後方的吸水區移除。在流道板的材質選擇上，黃銅鍍金有較理想的親水性及導電性；在性能穩定性測試上，具縱向毛細間隙之平行流道，在定電流（I=1安培），不同溫度（T=50℃，70℃）及不同空氣流量(λ=5~10)時都能維持穩定的效能100分鐘以上。本研究也針對利用直角流道角落之毛細力的平行流道作測試以茲比較，發現只利用流道角落之毛細力之平行流道並不足以將陰極之凝結水移除。本研究實驗證明了具縱向毛細間隙之平行流道確能移除直接甲醇燃料電池中陰極端產生之凝結水，避免凝結水阻塞流道。

    目錄 Ⅰ 表目錄 III 圖目錄 IV 第一章 序論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 研究目的 8 第二章 背景介紹 15 2.1 直接甲醇燃料電池（DMFC）之基本結構 15 2.1.1 質子交換膜（PEM） 15 2.1.2 觸媒層 15 2.1.3 氣體擴散層（GDL） 15 2.1.4 雙極板 16 2.2 DMFC之工作原理 16 2.2.1 電極反應方程式 16 2.2.2 甲醇電催化氧化機制 16 2.3 DMFC中水的生成 17 2.4 陰極微流道中之驅動力 18 2.4.1 毛細力與表面張力 18 2.4.2 對流力 20 第三章 實驗方法 24 3.1 DMFC結構設計 24 3.1.1 MEA的選擇及製備 24 3.1.2 陰極結構之設計 24 3.1.3 陽極結構之設計 26 3.1.4 夾具設計 26 3.2液態水收集之配置 26 3.2.1 毛細吸水區的液氣分離設計 26 3.2.2 液態水收集端 26 3.3 實驗儀器 27 第四章 實驗結果與討論 32 4.1 流道親水性測試 32 4.1.1 流道基材的選擇 32 4.1.2 流道的吸水能力測試 32 4.2 DMFC組裝測試 34 4.2.1 操作條件 34 4.2.2 性能穩定性測試 34 第五章 結論與改進方向 49 參考文獻 51

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